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梁禹翔:让微生物燃料电池性能翻倍

来源:中国科学报/温才妃 房敏婕 2017-04-01 14:28

 

你能想象这发生在一个25岁小伙子身上吗?就读于浙江工商大学环境科学与工程学院的研究生梁禹翔,巧妙地借助太阳光辅助提升微生物燃料电池的输出性能,开发出了目前国际上该领域输出功率最高、稳定性最好的光电微生物燃料电池,相关成果在国际顶级期刊连发9篇学术论文,授权了6项国家发明专利,为该技术的工程化应用做出了突破性贡献。

量变引发质变

这个1992年出生在浙江新昌的小伙子,戴着眼镜,开朗随和,尽管在全球顶级期刊连发了9篇学术论文,但给人的第一印象总是特别的斯文、有礼、谦逊。

2010年,梁禹翔进入浙商大环境工程专业就读本科,2014年考上本校研究生,学的是环境科学与工程专业。在校七年,他记得环境学院逸夫楼有一张电梯文化图——图上讲的是0.99的365次方和1.01的365次方的区别。“它告诉我:每天只比你努力一点点的人,其实最后会把你甩得很远,而我们每天比别人多做一点,总会收获数倍于别人的成果。”

微生物燃料电池,简称MFC,是十几年前兴起的一项能够同时实现污染物降解与产电的技术,主要是由美国布鲁斯·罗根、布鲁斯·里特曼院士等研究发展推广。传统电池普遍利用镍、铬等剧毒重金属为氧化还原剂,使用后难以处理,会产生严重的二次污染物。而现有的燃料电池则基本需要消耗氢气和氧气,成本极高。微生物燃料电池则是一种以无危害的电活性微生物为催化剂,以废水中的有机物为氧化剂,无毒无危害,而且可以同时实现降污产能。尽管MFC相比传统电池有众多的优势,但相对较差的输出性能仍旧限制了其实际应用。

微生物燃料电池的性能能不能在我们手里提升?这成为梁禹翔日思夜想的问题。他所在的课题组——浙江省固体废物处理与资源化重点实验室在电化学以及生物电化学降解方向具有多年的研究经验。在导师沈东升、冯华军的指导下,梁禹翔一头扎进了实验室。

“做科研的过程就像‘怀孕’”

有人说,科学本身就是伟大的美,具有无穷的魅力。这种魅力使人钟爱科学,树立献身科学的理想和信念;又使人甘愿摒弃安逸舒适,专心致志埋头于实验室里的工作。在梁禹翔眼中,研究过程中的每一步,都能给自己带来满满的成就感。

在导师冯华军和沈东升的悉心指导下,梁禹翔进行了很多实验研究,从发现新现象到严谨分析再到实际应用,这样的循环一直在持续。他相信很多同学跟自己一样,“或许你已经记不清自己查阅了多少篇文献、重复了多少次实验、修改了多少次论文,但你一定记得第一篇文章被接收、第一个专利被授权、第一个项目被验收的时刻,很多做科研的前辈都称呼这个过程为‘怀孕’,怀胎十月只为它的诞生,痛并快乐”。

经历了难以计算的尝试后,终于,梁禹翔发现通过在阳极上构建光催化材料,使得MFC能够利用太阳能加速微生物的降解速率,通过增强电子产生与转移的效率,从而提高MFC的性能。

“机会只留给有准备的人”

3月23日,在浙商大2017届研究生毕业典礼上,梁禹翔作为毕业生代表发言。校长陈寿灿在讲话中特别提到,梁禹翔成功开发的光微生物燃料电池,同时解决了能源短缺以及环境污染两大难题,他在环境、电化学及能源领域国际顶级期刊上发表9篇相关成果的论文,总影响因子达45,获得众多国际同行认可。现场师生报以热烈的掌声。

据环境科学与工程学院书记郑苏法介绍,浙商大将科学严谨的办学融入到培养学生的全过程中,激发学生“双创”能力。在全国百支科技团队中,唯一的环境团队就来自该学院的“小平创新团队”。从大一开始,53名专业老师至少每人带一个创新项目,仅围绕“小平创新团队”就有10支卫星小队。像梁禹翔这样有想法、有能力的学生,学校不但组建了学生科研项目,还提供了大量的科研基金支持。此外,学校各类奖学金也主要以各类创新创业成果为评价标准,鼓励学生自主创新创业。

“首先必须比别人做得更多更快更高效,才能更早拥有足够多的高质量论文,从而斩获各类奖励奖学金,最后别人才给出优秀评价。因此,可以断定所有的成功必定与前期的行动呈显着正相关的关系,机会只留给有准备的人。”梁禹翔如是说。(生物谷Bioon.com)

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